(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、
複数の移動局を収容可能な無線ゾーンを形成して当該無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する基地局と、
前記インタフェースに障害が生じると、前記端末とその通信相手先との間の通信パスを前記基地局を経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備し、
前記基地局は、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して、前記迂回のための無線リソースを確保する開放処理部を備える、通信システム。
【請求項２】
ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、
無線ゾーンを形成して当該無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する基地局と、
前記インタフェースに障害が生じると、前記端末とその通信相手先との間の通信パスを前記基地局を経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備し、
前記基地局は、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して、前記迂回のための無線リソースを確保する開放処理部を備え、
前記開放処理部は、複数のチャネルが同じ移動局により占有されていれば、当該複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルを開放する、通信システム。
【請求項３】
前記開放処理部は、占有チャネル数の多い移動局により占有されているチャネルを優先的に開放する、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記基地局は、さらに、前記障害の復旧に応じた前記通信パスの切戻しに応じて、前記開放されたチャネルを当該チャネルの占有元の移動局に再度割り当てる再接続処理部を備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、前記インタフェースに障害が生じると前記端末とその通信相手先との間の通信パスを複数の移動局を収容可能な無線ゾーンを経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備する通信システムに設けられる基地局において、
前記無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する手段と、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して、前記迂回のための無線リソースを確保する開放処理部とを備える、基地局。
【請求項６】
ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、前記インタフェースに障害が生じると前記端末とその通信相手先との間の通信パスを無線ゾーンを経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備する通信システムに設けられる基地局において、
前記無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する手段と、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して、前記迂回のための無線リソースを確保する開放処理部とを備え、
前記開放処理部は、複数のチャネルが同じ移動局により占有されていれば、当該複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルを開放する、基地局。
【請求項７】
前記開放処理部は、占有チャネル数の多い移動局により占有されているチャネルを優先的に開放する、請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
さらに、前記障害の復旧に応じた前記通信パスの切戻しに応じて、前記開放されたチャネルを当該チャネルの占有元の移動局に再度割り当てる再接続処理部を備える、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項９】
ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、複数の移動局を収容可能な無線ゾーンを形成して当該無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する基地局と、前記インタフェースに障害が生じると、前記端末とその通信相手先との間の通信パスを前記基地局を経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備する通信システムに用いられる通信制御方法において、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、前記基地局が、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放し、前記迂回のための無線リソースを確保する、通信制御方法。
【請求項１０】
ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、無線ゾーンを形成して当該無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する基地局と、前記インタフェースに障害が生じると、前記端末とその通信相手先との間の通信パスを前記基地局を経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備する通信システムに用いられる通信制御方法において、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、前記基地局が、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放し、前記迂回のための無線リソースを確保し、
前記開放することは、複数のチャネルが同じ移動局により占有されていれば、当該複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルを開放する、通信制御方法。
【請求項１１】
前記開放することは、占有チャネル数の多い移動局により占有されているチャネルを優先的に開放する、請求項１０に記載の通信制御方法。
【請求項１２】
さらに、前記障害の復旧に応じた前記通信パスの切戻しに応じて、前記基地局が、前記開放されたチャネルを当該チャネルの占有元の移動局に再度割り当てる、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＩＰ（Internet Protocol）網を利用する通信システムとその基地局および通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
障害の発生に際して通信パスを迂回させることが様々な形態の通信システムにおいて行われている。発側および着側端末間でのピアツーピア通信においてＩＰ網を経由する形態のシステムにおいては、例えば次のような手法が提案されている。  
ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）を例として説明する。すなわち一方の端末をＩＰ網に接続するインタフェースに障害が生じると、他方の端末への通信パスをＰＨＳの無線リソースを利用して再設定することが提案されている。障害は例えばヘルスチェックに対する応答の不在などにより検出することができる。上記提案では例えば音声パケットをカプセル化してＰＩＡＦＳ（Personal handy phone Internet Access Forum Standard）に基づくデータ通信により伝送することが考えられている。この方式ではＰＨＳ無線通信モジュールと称するデバイスが提案され、その通信方式やプロトコルスタックに関しても詳細に検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３３３１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＰＨＳやいわゆるセルラフォンシステムの無線リソースには限りがあり、例えば現行のＰＨＳでは１つの基地局あたり最大で４チャネルである。これらのチャネルがすべて他の通信に使用されていると回線閉塞となり、無線区間を経由する通信パスを設定することができない。結果として迂回ルートを形成することができず耐障害性能に改善の余地があることから、新たな技術の提供が求められている。  
目的は、耐障害性能を改善した通信システムとその基地局および通信制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、通信システムは、ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、無線ゾーンを展開して当該無線ゾーン内の移動局を通信網に接続する基地局と、インタフェースに障害が生じると、端末とその通信相手先との間の通信パスを基地局を経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備する。基地局は開放処理部を備える。開放処理部は、無線ゾーンにおける迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して迂回のための無線リソースを確保する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る通信システムの一例を示すシステム図。
【図２】図１に示される通信システムの要部を示す図。
【図３】基地局４１〜４８の一例を示す機能ブロック図。
【図４】実施形態に係わる通信システムにおける障害発生時の処理手順の一例を示すシーケンス図。
【図５】ＩＰ回線Ｌ１に回線障害が生じたときに基地局４１の無線リソースに空きチャネルが無い状態を示す図。
【図６】図５に示される状態から１つのチャネルが開放された状態を示す図。
【図７】実施形態に係わる通信システムにおける障害復旧時の処理手順の一例を示すシーケンス図。
【図８】迂回処理に際して基地局４１の通信リソースの割り当て状態が遷移することを示す図。
【図９】図１に示されるシステムにおける通常のルートと迂回ルートとの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、実施形態に係る通信システムの一例を示すシステム図である。図１のＩＰ網５はＩＰパケットを伝送するベストエフォート型の通信ネットワークであり、レイヤ２であるデータリンク層、およびレイヤ１である物理層の種別は問わない。  
ＩＰ網５にはそれぞれＩＰ回線Ｌ１を介してＩＰ交換機１１、１２および接続装置２が接続される。ＩＰ交換機１１、１２および接続装置２にはＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）回線Ｌ２も接続される。ＩＰ交換機１１、１２および接続装置２はＩＳＤＮ回線Ｌ２とＩＰ回線Ｌ１とを相互接続する。このうち接続装置２はさらに無線モジュール２１を備える。すなわち接続装置２は、ＩＰ網５とパケット端末３３との間の、インタフェースを接続する。このインタフェースにはターミナルアダプタＴ３が含まれる。
【０００８】
無線モジュール２１は基地局４１と無線接続するための機能を備える。無線モジュール２１はＩＰ網５へのインタフェースに障害が生じた際に、パケット端末３３に係わるトラフィックを基地局４１を介してＩＰ交換機１１に迂回させる機能を備える。すなわち無線モジュール２１は、パケット端末３３とＩＰ網５との間のインタフェースに障害が生じると、パケット端末３３とその通信相手先（例えばパケット端末３２）との間の通信パスを、基地局４１を経由するルートに迂回させる。
【０００９】
基地局４１はＩＳＤＮ回線Ｌ２あるいはＩＰ回線Ｌ１を介してＩＰ交換機１１に接続される。また基地局はＰＨＳ端末（以下、移動局と表記する）７１と無線接続する。ターミナルアダプタ（ＴＡ）Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、ＩＳＤＮ回線Ｌ２を終端する。パケット端末３１，３２，３３は、パケット発呼、およびパケット着呼機能を備え、これによりパケット端末間での相互のパケット授受が可能となる。各パケット端末はＴＡを介してネットワークに接続される。ＰＩＡＦＳ終端装置６はＩＰ網５に接続され、ＰＩＡＦＳ（PHS Internet Access Forum Standard）を終端する。すなわち図１に示されるシステムではＰＨＳ端末による通信とパケット端末によるデータ通信とが混在する。
【００１０】
図２は、図１に示される通信システムの要部を示す図である。図２において、基地局４１，４２，４７，４８がＩＰ交換機１１に接続され、基地局４３，４４，４５，４６がＩＰ交換機１２に接続される。ＩＰ交換機１１，１２はＩＰ網５を経由して通信する。パケット端末３１，３２はターミナルアダプタＴ１、ＩＰ交換機１１、ＩＰ網５、ＩＰ交換機１２およびターミナルアダプタＴ２を経由して相互にバイナリデータなどを通信する。
【００１１】
移動局７４は基地局４４を介してＩＰ交換機１２に接続される。移動局７３は基地局４３を介してＩＰ交換機１２に接続される。パケット端末３１，３３はターミナルアダプタＴ３、接続装置２、ＩＰ網５、ＩＰ交換機１２およびターミナルアダプタＴ２を経由して相互にバイナリデータなどを通信する。移動局７１、７２および７５は基地局４１を介してＩＰ交換機１１に接続される。移動局７１〜７５は音声通信に加えて例えばＰＩＡＦＳを用いたデータ通信も可能である。
【００１２】
図３は、図１および図２に示される基地局４１の一例を示す機能ブロック図である。基地局４２〜４８についても同様である。図３において基地局４１はアンテナＡＮＴと、無線部（ＲＦ）１０２と、通信制御部１０３と、データ交換部１０４と、網インタフェース部１０５と、制御部１０６とを備える。
【００１３】
無線部１０２はアンテナＡＮＴからギガヘルツ帯の電波を放射して無線ゾーンを展開し、無線ゾーン内に在圏する移動局との間で無線信号を授受する。これにより移動局は基地局４１およびＩＰ交換機１１を介してＩＰ網５に接続される。通信制御部１０３は通信データの変調や復調などの無線通信に係わる信号処理及び制御を行う。データ交換部１０４は複数の送信チャネルへの送信データの多重化や複数の受信チャネルにより受信した受信データの分離処理などを行う。網インタフェース部１０５はＩＰ交換機１１との間で送受信データを伝送するためのインタフェース処理を行う。制御部１０６は、通信制御部１０３による通信信号処理、データ交換部１０４におけるデータの多重分離処理、網インタフェース部１０５におけるインタフェース処理を統括的に制御する。
【００１４】
制御部１０６は、この実施形態に係わる処理機能として開放処理部１０６ａと、再接続処理部１０６ｂとを備える。  
開放処理部１０６ａは、自らが展開する無線ゾーンにおいて無線モジュール２１の主導による迂回ルート形成のための無線リソースに空きがなければ、この無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放する。これにより迂回のための無線リソースが確保される。
【００１５】
特に、開放処理部１０６ａは、複数のチャネルが同じ移動局により占有されていれば、これらの複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルを開放する。また開放処理部１０６ａは、占有チャネル数の多い移動局（高速データ通信中など）により占有されているチャネルから順に優先的に開放する。
【００１６】
再接続処理部１０６ｂは、通信パスの迂回ルートから通常ルートへの切戻しに応じて、開放処理部１０６ａにより開放され迂回ルートの形成に用いられたチャネルを、無線ゾーン内のいずれかの移動局に再度割り当てる。再割り当ての対象は迂回前に当該チャネルを占有していた占有元の移動局であっても良いし、その他の移動局であっても良い。例えば使用中のチャネル数が最小のデバイスに空きチャネルを割り当てるようにしても良い。あるいはデータ通信を要求するデバイスに空きチャネルを優先的に割り当て、音声通信を行うデバイスへの割り当ての優先度を低くしても良い。次に、上記構成における動作を説明する。
【００１７】
図４は、実施形態に係わる通信システムにおける障害発生時の処理手順の一例を示すシーケンス図である。例えば接続装置２においてＩＰ回線Ｌ１の回線障害が検出されると（ステップＳ１）、無線モジュール２１に障害の発生が通知される（ステップＳ２）。そうすると無線モジュール２１は迂回要求メッセージを基地局４１に通知する（ステップＳ３）。基地局４１はこのメッセージを受けると、迂回ルート形成のための無線リソースに空きがあるか、すなわち空きチャネルの有無を判定する（ステップＳ４）。空きリソースがあれば迂回処理が実行される（ステップＳ５）。
【００１８】
空きリソースが無ければ、基地局４１はチャネル開放制御を実行する（ステップＳ６）。すなわち基地局４１は、２つのチャネルを占有している移動局７１（図２）にチャネル開放要求メッセージを送信する（ステップＳ７）。これを受けた移動局７１は使用中の少なくとも一つのチャネルを開放し、開放したチャネルのチャネルＩＤ（識別子）を記載したチャネル開放通知メッセージを基地局４１に返信する（ステップＳ８）。
【００１９】
次に基地局４１は、開放されたチャネルのチャネルＩＤを含む割当チャネル通知メッセージを無線モジュール２１に通知する（ステップＳ９）。これを受けて無線モジュール２１と基地局４１との間で、無線モジュール２１と基地局４１に接続するための無線接続処理が実行される（ステップＳ１０）。この手順が完了すると、パケット端末３３の通信パスを基地局４１を経由するルートに迂回させるための処理（迂回処理）が、接続装置２と基地局４１との間で実行される（ステップＳ１１）。迂回が完了すると、その旨をパケット端末３３に通知するようにしても良い（ステップＳ１２）。
【００２０】
図５は、ＩＰ回線Ｌ１に回線障害が生じたときに基地局４１の無線リソースに空きチャネルが無い状態を示す図である。例えば移動局７１が高速データ通信のため２つのチャネルを束ねて占有しており、残りのチャネルもいずれかの移動局により占有されて基地局４１の展開する無線ゾーン内に空きチャネルが無いとする。またパケット端末３３がＩＰ網５を経由してパケット端末３２と通信中であるとする。
【００２１】
この状態からＩＰ回線Ｌ１に障害が生じると、無線モジュール２１は直ちに基地局４１を経由する迂回ルートを形成しようとするが、この時点で使用可能な無線リソースが無い。また、例えば基地局４１とＩＰ交換機１１との間のＩＳＤＮ  Ｂチャネルといった有線リソースにも空きがない。そこで実施形態では、移動局７１により占有されている２つのうち１つのチャネルを強制的に開放させる。
【００２２】
図６は、図５に示される状態から１つのチャネルが開放された状態を示す図である。図６に示されるように実施形態ではパケット端末３３，３２間での通信を優先させるようにし、移動局７１が使用中のチャネルの一つを解放させる。これにより移動局７１の通信速度は以前と比べて低速になるが、パケット端末３３，３２間での通信は継続させることが可能になる。これにより重要な端末（ここではパケット端末３３，３２）間での通信の可用性を向上させることができる。なお実施形態では、例えば音声通信よりもデータ通信を重要視し、データ通信を行っている端末を重要端末として捉えるようにすれば良い。あるいは通信速度よりも、より多くの端末が通信できるようにすることを重要視しても良い。
【００２３】
実施形態において、迂回ルート形成時に開放するチャネルとしては、例えば同じ割り当て先に割り当てられた数が最も多いチャネルから選択する、というポリシーを採択するようにする。また、各割り当て先の使用中チャネル数がいずれも同じであれば、例えばチャネル番号が最若番のチャネルを開放するようにする。
【００２４】
図７は、実施形態に係わる通信システムにおける障害復旧時の処理手順の一例を示すシーケンス図である。図７において、例えば接続装置２によりＩＰ回線Ｌ１の障害復旧が検出されると（ステップＳ２１）、接続装置２は復旧通知メッセージを無線モジュール２１に通知する（ステップＳ２２）。これを受けて無線モジュール２１は、図４のステップＳ９で自らに割り当てられたチャネルを切断するためのチャネル切断要求メッセージを基地局４１に通知する（ステップＳ２４）。そうすると基地局４１は当該チャネルを切断するチャネル切断制御を実行し（ステップＳ２５）、このチャネルを用いて移動局７１と再接続するための再接続要求メッセージを移動局７１に通知する（ステップＳ２６）。これを受けて、移動局７１と基地局４１との間で、図２の状態に戻すための再接続処理が実行される（ステップＳ２７）。
【００２５】
上記手順と平行して、接続装置２の制御により切戻し処理が実行される（ステップＳ２３）。切戻し処理とは、迂回処理により通常ルートから迂回ルートへと切り替えられた通信パスのルートを、障害復旧に伴って通常ルートに戻すための処理である。図７の手順が完了すると、図２に示される状態が再度実現される。
【００２６】
図８は、迂回処理に際して基地局４１の通信リソースの割り当て状態が遷移することを示す図である。図８に示すテーブルは、例えばルートの切り替え／切戻しに関係する基地局４１によって管理される。  
システムに障害が無く迂回前の状態では、図８（ａ）に示されるように、基地局４１の無線ゾーン内のチャネル１〜４は、それぞれ移動局７１，７１，７２，７５に割り当てられているとする。この状態からＩＰ回線Ｌ１に障害が生じてルートの迂回が実施されると、図８（ｂ）に示されるように、基地局４１のチャネル１〜４は、それぞれ無線モジュール２１、移動局７１，７２，７５に割り当てられる。その後、ＩＰ回線障害が復旧すると迂回前の状態が再現されて、図８（ｃ）に示されるようにチャネル１〜４はそれぞれ移動局７１，７１，７２，７５に割り当てられる。
【００２７】
また、ＩＰ回線障害復旧後は、無線モジュール２１はチャネル１を使わなくなるため、このチャネル１の割り当てについて図８（ｃ）のように再現するようにする他、基地局４１では、移動局７１，７２，７５と通信を行っているが、今度、強制的に開放するチャネルの選択方式の逆に、同一割当先で一番チャネル仕様数が少ないものに対して追加で割り当てるようにしてもよい。各割当先の使用中チャネル数が同じである場合、再若番チャネル番号を使用している割当先に対して割り当てる。この場合は、前記移動局７１に対して割り当て、前記基地局１で保持する各チャネルの割当状況は迂回する前の状況と同様である。
【００２８】
図９は、図１に示されるシステムにおける通常のルートと迂回ルートとの一例を示す図である。パケット端末３３，３２間でのピアツーピア通信は、通常ではパケット端末３３、ターミナルアダプタＴ３、接続装置２およびＩＰ網５を経由するルートの通信パスを用いて実現されている。この状態から回線障害が生じると、パケット端末３３、ターミナルアダプタＴ３、接続装置２、無線モジュール２１、基地局４１、ＩＰ交換機１１およびＩＰ網５を経由する迂回ルートが用意され、このルート上に上記ピアツーピア通信の通信パスが設定される。
【００２９】
以上説明したようにこの実施形態では、パケット端末３３，３２間での通信パスに障害が生じると、基地局４１を経由するルートに上記通信パスを迂回させる。その際、基地局４１の無線ゾーン内の移動局などにより当該無線ゾーンのリソースがすべて占有されていれば、いずれかのチャネルを強制的に開放させる。そして、開放されたチャネルを用いて無線モジュール２１および基地局４１を経由するルートを用意し、このルートに沿って通信パスを再設定するようにしている。このようにしたので、耐障害性能を改善した通信システムとその基地局および通信制御方法を提供することが可能となる。
【００３０】
なお上記実施形態ではＰＨＳを想定したが、これに限らずセルラフォンシステム全般において上記実施形態を適用することが可能である。また現行のＰＨＳに限定されず、より多くの無線通信チャネルを備える次世代ＰＨＳに対しても上記実施形態を適用することが可能である。
【００３１】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
５…ＩＰ網、Ｌ１…ＩＰ回線、１１、１２…ＩＰ交換機、２…接続装置、Ｌ２…ＩＳＤＮ回線、２１…無線モジュール、４１〜４８…基地局、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…ターミナルアダプタ（ＴＡ）、３１〜３３…パケット端末、６…ＰＩＡＦＳ終端装置、７１〜７５…移動局、ＡＮＴ…アンテナ、１０２…無線部（ＲＦ）、１０３…通信制御部、１０４…データ交換部、１０５…網インタフェース部、１０６…制御部、１０６ａ…開放処理部、１０６ｂ…再接続処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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